3.4人造卫星宇宙速度导学案

3.4人造卫星宇宙速度一．学习目标：1、了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。3、通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。4、通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。二．课前预习(先看后讲)：1、人造卫星绕地球运行的动力学原因：卫星的轨道有什么特点：2、人造卫星的运行速度，角速度和周期与轨道半径有什么关系呢？3、同步卫星是指相对于地面静止的卫星。其特点：a:轨道特点:b:周期频率特点：c:半径特点：d:线速度和加速度特点：4、同步卫星和近地卫星和赤道上的物体在运行规律上有什么区别和联系？5、利用所学的知识，推导第一宇宙速度的表达式gRv。6、高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？7、卫星在轨道上加速将做什么运动？卫星在轨道上减速将做什么运动？卫星如何从小半径圆周轨道变成大半径圆周轨道？卫星如何进行对接？三．经典例题(先议后讲)：例1、月球的质量约为地球的1/81，半径约为地球半径的1/4，地球上第一宇宙速度约为7.9km/s,则月球上第一宇宙速度月为多少？例2、已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M=6.0×1024kg，地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，第一宇宙速度v1=7.9×103m/s。若发射一颗地球同步卫星，使它在赤道上空运转，其高度和速度应为多大？例3、人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，R、、g这三个物理量之间的关系是（）A：Rg5252B：Rg52C：Rg2323D：Rg2552例4、在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是（）A：平抛运动B：自由落体运动C：仍按原轨道做匀速圆周运动D：做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机[来源:例5、两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动，现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，两星的质量分别为r1.r2,求两星的质量比？例6、地球的同步卫星距地面高H约为地球半径R的5倍，同步卫星正下方的地面上有一静止的物体A，则同步卫星与物体A的向心加速度之比是多少？若给物体A以适当的绕行速度，使A成为近地卫星，则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比是多少?四．巩固练习：（先做后讲）1、人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A：半径越大，速度越小，周期越小B：半径越大，速度越小，周期越大C：所有卫星的速度均是相同的，与半径无关D：所有地球同步卫星的角速度均是相同的2．航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，机上的物体处于失重状态，是指这个物体（）A.不受地球的吸引力B.受到地球吸引力和向心力平衡C.受到地球的引力提供了物体做圆周运动的向心力D.对支持它的物体的压力为零3．关于宇宙速度，下列说法正确的是（）A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度4．地球半径为R，地面重力加速度为g，地球自转周期为T，地球同步卫星离地面的高度为h，则地球同步卫星的线速度大小为（）5．当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（）A.一定等于7.9千米/秒B.一定小于7.9千米/秒C.一定大于7.9千米/秒D.介于7.9～11.2千米/秒6．关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）A．它的速度小于7.9km/sB．它的速度大于7.9km/sC．它的周期是24h,且轨道平面与赤道平面重合D．每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的7．人造地球卫星由于受大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是（）A.速度减小，周期增大B.速度减小，周期减小C.速度增大，周期增大D.速度增大，周期减小8．同步通信卫星相对于地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法中错误的是（）A．各国的同步通信卫星都在同一圆周上运行B．同步通信卫星的速率是唯一的C．同步通信卫星处于平衡状态D．同步通信卫星加速度大小是唯一的9．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若要使卫星的周期变为2T，可能的方法是（）A．R不变，使线速度变为v/2B．v不变，使轨道半径变为2RC．轨道半径变为34RD．无法实现10．人造卫星离地球表面距离等于地球半径R，卫星以速度v沿圆轨道运动，设地面上的重力加速度为g，则（）A．gRv4B．gRv2C．gRvD．2gRv11．如图所示，A、B、C是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，说法中正确的是（）A．B和C的线速度大小相等，且大于A的线速度B．B和C的周期相等，且大于A的周期C．B和C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度D．C加速(速率增大)可追上同一轨道上的B12．人造卫星在运行中因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道半径会慢慢减小，在半径缓慢变化过程中，卫星的运动还可近似当作匀速圆周运动。当它在较大的轨道半径r1上时运行线速度为v1，周期为T1，后来在较小的轨道半径r2上时运行线速度为v2，周期为T2，则它们的关系是（）A．v1﹤v2，T1﹤T2B．v1﹥v2，T1﹥T2C．v1﹤v2，T1﹥T2D．v1﹥v2，T1﹤T213．我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星是由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G。由此可求出S2的质量为[来源:学科网]（）（）A．21224GTrrrB．23124GTr[来源:C．2324GTrD．21224GTrr14.已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T.15.2007年10月24日18时，“嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道．在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨道①→24小时椭圆轨道②→48小时椭圆轨道③→地月转移轨道④.11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12小时椭圆轨道⑤，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道⑦.如图4－12所示．已知月球半径为R.图4－12(1)请回答：“嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)写出月球表面重力加速度的表达式．